Estudo energØtico de
Transcript of Estudo energØtico de
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Estudo energØtico eecnmico desistema de cogeraoassociado Æindœstria de celulose
Jcrs Ltr 5ïlvcÆrs3
1 Introducªo
rociuJindo atualn3ent ern orncY de
5 ntrlhctes d toneladas de cclulse
pirtrnt as plantas de eclulrschrasïlci
rati tŒrn mostradas um forte dcsenvlvi
mcnLo nos ríltnttss ancsinererrtcntanda
sua ín3pnrtïnsians cenïrio económico e
cncrlïccs Essas indtístrías dernantant
cerca de 750œ Whlans yue corres
ponde a b5ido consumo da eletricida
1e itdustrial no Pais lNo setor brasileiro de fahricaçªçs cie
celulose ent muitas plantas temseutïlï
ads dacsgcraçªs como mnafrma
etsnfíÆvcl de suprimento de calor potºncía eictrica penttitindo o aumento da
elïciØncïa da planta tØrtnica Esses siste
rtaas comksinados de calor e eletricidade
possuem uma capaciade instalada cm
tsrno de 3f M1 nKis cxïstindo cxpcriŒncías de operaçªo ïnterligaiasenn as
colaccssitniriasdewds prrncïpalmcntcias yucstÆcs instítucionaís c tarifrrias
Com s aparecímcnts da peogresso c
em particular com a estimativa Ilc ilØfïcït
dc eletrïcïdadc para os priÆxïmos anos a
coeraçªo tornase una atraente catttittho
raciona de garantr o sularirttentn cie ener
gia pesa as indœstrias de çelulose lJna
estudo precedente da cogeraçªa indus
leal no 13rasil testa apontado a viahliciade
tcniea de um increntestto de cerca de 464eces a capacidade presente ˙31
2 A central de utilidades
cntrrï de utilidades recebe da plantaindustrial a lixíwia e os resíduoslcascas de
ntadeïra que sao queimados ent calíieira
de recuperaçtoe ccrrawencional respectivamente gerando vapcsr de alta prestiÆo
que aciona c sistema decreraYªn folne
cendn energia elØtrica vapor dc m¸ria e
de baixa pressarparsr o proccsss dc fabri
caFÆo lïgura 1 a seguïr motitra a cen
tral de utilïdadcs
1lma terccira caldeira yucimm3do le
nha sG aeionadrrsc a plocluçrï patcncial di vaptrnÆo for suficìenlc para
suprir a demanda de processo mplicando atum consumo de comustfvel
adicional A escolha da lertlta conrs
comhustiveiaurïliar nu adicïonal sr
deve principalmente ao fato de a queíIna dírettr desse ccnnhustíael ser eco
nnICarT7enLL nlellt1C4it terCltidc iYIS
tosdirctrssohrctudono sctsr ils papelclulfse lue tradicintllnlIttepr
lujInlsa
Jose trz Silveïra JepartIrnerfto d
Gnrgis rlaUESP Inlvcr4irlarletitadttu PaulïsttCmnusde
Gtrrrtatinguetª SY
Figura 1 A central de utilidades
Processoenergia elØtrica restueridaproduzida
faórieaçªa dana fÆbrica
celulose
LikØvia Ftseiduos Lenhae cascos
Caldeira Caldeira CYldelrat l
Vapor de alta pressªo 1ir
Vapgr de medro pressªo Sistemanergla t Energia
Vapor de balia presco Iara aa
elØtrica ompradasgerada au vendda à
Central de utilidades cancesionÆria
Papel 4
Figura 2 sïstema de eogeraçªo
Residires FirewoadBoïCer Boiler
5tearn
Turkïne
Praeess
PumpProCesS E
Pump
Condertser
3 C sistetnacie cogeracÆowleste trabalhe se estuda um istenta
decegeraçªïa típico ele plantas cie celulo
se tttiliaattdo turítina a vapar de crandcn
sarªo com duas extlaçres tis extraçcicsde aapal para suprirttenta de calor dc
processa acartem eln cloís rrívçïs dc ptes
sªa 1 e 3 kgflcnr1passarada a ewerttu
al excelsa para a candensadar 4C17
kgrtillcmtïgttra masTra o sistema de cage
raçªa consideracía Æ
Este ripa de sistema permite grandetlexihilidade Æ instalaçÆo passíhìlitandcatendet ulna ampla faixa de demandas
tØrmicas c clØtrìeas atravØs de arar cora
role autnmÆtico elu vtuia adeclttttdarnente as aatlesdc vapelr para as extriçrles e
ptua e condensador
4 Anªlise energØtcarasado a analisar e comparar a reltt
çªel entre cr sistema dc cclgeraçªa apresentada c t planta dc ccltrlosc associadatr ntctodolclgia propcasta foi u estuda de
urda unidade real que se enquadra nas
condlçocti ti1a5br t411c1r4para a pro
dttio dav celulnwe pelr praet5tio frrltcelnslttulndosecnt ume produçau ntedta
de 10 toneladas diªrias de celulose e
dc uma demanda elØtrica especïtïca de
8fi9 KWltltoneladtts 61
17os dada dïsponveis foram deter
rrtinadas funçtes de demanda para ele
tricidade vapar de ntØdma proccssr 1
cie Ilaixa pressªo processo assim
eCrrtftlntspS de pladuçaa dc xlattr e
resíduos de madeira todos parantetria
dos pela nível de praríuçªa de celulase
iJsando estas fun4ïlcs asscrcïadas a uni
tuldclc dc tiinrulaçïto terntodinâmicc
para estudo dc centrais de cogctaçªc b
ornouse peassívcl a prcaistia dts influïtt
citt das candillcs dc vapor vivo de
outras variiveÆs na antílisc dc tetosull
riïncïa e de excedentes de eletrïçidade
as quais sªo descritas a seguir41 AnÆlise de crutrr saefrriŒracìn em
etaerìu elØtrìcu
lsta anâlise feri efetuada sc interes
sanda celrit a praduçªa de vapor necessÆ
ria para garantir a demanda de vapar e
de energia MØtrica do processo de fabri
caçªr17este lata ahserousecltle para
certascandiçlcsclpetacionais ocarriatntt
drfleit de vapor para suprir a demanda
das setores à pressªa intcrmcditíria Para
salucïonar tal sïtuaçªa foi necessiíric tr
ïnstaíaçªa de unta vÆlvula redutora dc
pressªo VRl1e de um dessttperaeltrecedar entre a línha de vapor vïvo a linha
de vapor à pressªa interrttediªria can
fclnnc mostra aiivura 3
Etn asna primeira etapa determinase
a energia elØtrica requerida para apra
duªcr de detcrntinttda quantidade de pasta celultÆsïca e assumesc esta energiacama senda igual à prcrdrlida nn sistc
ma de cogeraçªo irnpanda desta rttarlei
rrs a cottcliçªa de auto suficiØncia ent
eletricidade ª indtïslrïa estudada
1osteliartnente cleterrnincluseciependettdo das condírcs clpcrtacicnais ti possihïlidade dc rlrcrrcralndçnsasro dc att
par na crmdensador clu expansªo ïíe
vapar pela vslvultredutora de presaztcpara suprir a demanda de processo És
tas alíernativas decgtrcm da navnitudcdas demandas dc calor e dc pelt4ncsaclï
trica as duais foram avaliacías crnncl Ilu
xo de vaporA influcncia das eondiçes do vtipar
viva do volante de prcrduçªc dtr plantaindustrial solzre a cnneíiçªo de atitosufi
ciØncia parle ser avaliada çla ligaia4
Oktscrar5evcluor para ati otrcíiçcies ele
vapor corar pressªo entra ii c 7kglcnte tempcrattntta í5lC o sislcma se eyuilihra nªc havcndr pratícantcnte nccc5
siciade de expansªa de vapar no crlit
densadcrlpara prevaiccer a nulosuticï
Ønçia ertr eleuicïdadc
Figura 3 Sistema para anÆlise deautosuficiØncïa
Entrada M i
M ox
wRP C Turbïnaa
VaporMayua Qessupera
rïueeedar
Processa 1 M2
RM2
Processa 2 M 3
Condensador
EP
d O Papei
42 Anlise de geraçÆr de excedentes
de eletricidade
Neste ponto preacupausedo imedi
ata cor11 os cotllhustfveis utiliaadas na
setrde caldeiras de maneira que a de
manda de vagar para i pracLSSa fosse
totalmente suprida scm ancssidade
do uso de vÆlvulardutortde pressªoAssina rtravØs da queillia dos itlsurnas
energØticas dispnnïveis originadas no
próprïa processc ïndustrial tais como a
lixívia e os re5ïduos de madeira deter
mïnase apraduçªo potencíal deraporCase esta praduçªo potencial de va
por noa seda suficiente para garantir a
dcmanda da pra4e55a deterlTatnaSe d
quantidade de lenha que deverÆ ser queìmada na caldeira auxiliar para balancttr
a demanda de vagar Cascnt1Æria nÆo
hÆ necessidade de consuma dc lenhaficando estahelecïdo a balanço dc vagarEstahelecicla una au outra caso dcter
111inaseaenergia elØtrica praduidapeaOsistema de cageraçªa e a caralpara cana a
ruyuerida pefa planta iraciuslíal analisan
do assim as candiçnes de excedentes au
clØticïts dc lctric ïdade
C7 excedente especïfiea de eletricida
de Øapresentado natgura 5 relativa à
p1odutvidade de lixivìa cansideralado
uma produçªo de l UU aneladas diÆrias
decclulose Este parânaetra que usual
naerttc se situa entre Ille I ïC1 ton
lixgxialltan celulasc c uma tunçao da
111atØriaprima empregada e de praccdìnlelllas p4raClallals Ca11515itndC3se elTl
tlm índilc de disponibilidade energØticado praccssa
À figura fi registra a isolando de le
nha para unla produtividade de lixiiia
de l4CJ fan lixvial1SA e elo que corl
dlçaeS apelaclaraatti nelCSSfrlJ can
sumo deste ealalnusfWeladianal pura
suprir a delnaniade vapor aa pracessde fabricaçª
5 Arrªlïse dconnrnic
CansTC3lraniseque a cogeraçªo Ø
titia pracsso silnultancde geraçªa de
calar e patzncia elctrica unla questªoessencial no seu planejamento cconimï
co Ø a alocaçªo das ousias dc lie1giaproducid ïxisterll diferentes naØtdas
propostos na literatula eanforrne tnas
trana Hu 7 Wunsh 81 que canside
rana custsde investimento operaçªo
naanutençide conlhustíel
L711ta 1alCrfdlia muita intere55ante
Ø apresentada por KelhoferIque º
Figura 4 Vazªo de papar na URP ou no condensador conforme as
condiçıes operacionais da planta industrial
Condïıes do vapor na entradaM tan1TA da turbina
35350
10
a4a4a
saao
6â45ü PpCSA
940 95O 1400 1051 1140 115 120474454 TSW dia
osr5ar4
1050500
11ítonllSA
Figura 5 Excedente ou dªficit de energia elØtrica em funçªo das
rrandiçıes do apar viro e da produtitïdade de lïxïvïa para uma
praduçªo de 1lQÚ TSAIdiaElecrric SurplOS Ltve SYeam
kWïr1AT canditïonsPrKg1im T Ci
354
º550i77saza
sUdx
3535U
LïquarPr4C1LiGtÌV3i
10 120 i34Tara LiruidAT
Ar3fi Arr pry Ypn
AT TSR
EiecteïRty defiicit kNJhlRQij
Figura fi Consumo de lenha em funçªo das candïçıes operacionaispara uma produtividade de lixírtia 1f10 tanlixlTSA
2 S
sxSQoC
sr
1 9E
dpC
9t7Q 1 üt30 17 0
froduçªa detelulose TSA dia
12t
J
D Pnpsl q
Firua 7 Custo de produçÆo deeletrcïdade ern funçªo das condiçıesdo vapor wiroe da taxa anual de juras considerando um perioda
equiwalertte de aperaçÆo de7i0D horas anuais e urna produtividade de
1Ci0 tonelada de lixívia por onelada de celulose
T
1
4a
42
4p
m
ss
e
a
aa
za
3535fl
4t14pp
5tt44o
6p4pp
Er5d SU74ó
tocsa rttnorswdaaIT4kpNana
º iD z lÆ re ie 2ca NTaxa anara9 de curas gol
Figura 8 Custo de praduço de eletricidade em funçÆo das condiçıesde vapor vivo e da produtividade de lixïvia para uma praduçÆo de 1paQ1SAJdia para uma axa anual de juras de 12Io e cansiderndQ uma
perlada deuilizaçªa de 7DOü horas anuais
llØCric CosilUS CVIWhj
41
Llve Steam
Candìtïans
kgflern1T eC
3535
40400
50400
60400
tª5450
70451F 75477
sooar
111 10 130
aellll ut119lai18 reartl lllkrllÆti Ctl141ifrCa3
4ati cie acatlttom i2iritkin ïlcPara custos e investinletita lïrant ulï
liradcs valrres cio rnerGallo nacicnal
sjustaclos alrarØs eia nletotlolcgitaprcsentada ptrl3cchnl 1 l t Auiltr121
Lara taslreços elos ronthustícis no
raso tia lenha adotouse ca rustlccrres
p4rndente ao prelo de ntercadtlstcpre
4tr aria ronfarrtte a lcralœisptnïhilidatlr ele recursos flarestlisripe œe lenha
tritr falttr larfS ralas enl iLrnillti nl
dioti ccntornte Nogueisaí5 4e sïleia erra
Ecanitt tle 1itCarl f 5 l IJSÌicall
Para cas resrtluas de rttaclcrªa ltr tirrl
ticlo orlailr custo ds prtaduçïta tìrle
nha CanihØmcnl tcrllos ntØdirseslinta
llo crll 2tlSftan79lJSSCfCrcallCcr
tnnente no caso tle resídlros ptrlJcrïa ser
aelcrtado urrl custes intericre ate ntrsrtrtr
nula clcwida ao fatt tic Suacistancil
decccrerdaprccestiade prtcluçªca dae
lulcsc Par este itlatilaclltatic para a
lixïïa umcusanula canforrlic pratica
Jtrryue ra t I
ls figura 7 e t3 apresentam resultarias
da avaliarªolcanrttíca para prctluçlodc patrnria da sistema eíe eogcrrrªr as
tsriaclo à indrïstria dc cclultirtirrnpre
pira cortdiçtes brasileiras ontic o paroinrlGta da elettìcidaderntprrrtla tia rtan
crssioniriase situa parventa rir Til US9ï1
hlVVtt
b Aspectos institvciorttaïs
Qcstlr 1 t3C a Elerrchrïs vcrrt rlesrrl
tialvendn estudos sobre tecnologias paraa prÆtica da cageraror dt petenriaispara dtlerentes tiittrrs Indutitnal4 l3ertl
cetila dufanïntopoliticas c rrgulanlentancío preços clr Lncrgilpara tyuisirªtrio exredcnlc rIØtricl
xite unta diferença instillrcilanErl rn
trc u pzlítíca ttrasileira e atltrclarnirsds nos EtA Enqustnln ner Brasil rti
ceanressicrnrías eslslelevem ccntratos
cerro alttaproïllttares guando julgarcnnecrssÆtio nosELA csiati tiaïo ahrigarlls a adiquirir a eletricdaiic cxrceicrite
das rogeraderesyutlilïradcsA política cir preçar ner Brasil estÆ
nludantfa sara aelhrança porcusamar
ginais isto Ø muita1rlartrvcl â caeraçªadevida â rtrnipcriçilra rntrtrx custas des
ta e as castras da expansÆta dox tiislt rnst
hídratØrnlïco rlacirnal que inclui noras
tyuipatncntus e nav4rs reeles lura ra
rsm Ø o fato ríe que os castrasnargirttsitialeratareslnsahilielaJisprle pagstnen
SU Q papel
trl rire investimento corretamente
7 Conclusıes
Cancrapre cntadil a praduçÆa de patºncia enT indœstrias de celulose usando
resídurTS de lenha mostra a convuniŒn
cïa c a opcratunidade dos sistemas de co
gcraçªo muito embora seja intpartanteecnsiderarse o modo como foiprrjetadtl os proceditttentos operacionais Esta
viahìlidade Ørorrobilrada pelas pontosde vista industrial e nacional com van
tagcns recíprocas para todos
ara utrTa anÆlise da viabilidade cea
nôrnica real a ser aplicada ncte estudotese necessÆrio ytrantificar seus bene
tícios estabelecendosepolíticas adcquadas para pagamento da energïa disprnível da cisterna de cogeraçÆo o gare ainda
hrje nªo estÆ hem defïnido
8 Referºncios biblivgrÆiïeas
1 Mïraistrirrrlas Mitras e Ertrgia8alunço EnergØticn lVacivnal Brastlra
198
2 Eletrohreís Capacidade Instalndrt
deCgeraçªo Rra de Janrirr I4ï3h
3 ItiJfGITEIRA L A H Potentªrrl frrrIndustrial Crrgerteratirrn in Brasil
Cogcrrcrativrr 90 Madrid 1970
ISILVEIRA J LNCGUEIRAL A
H Aspectos da CogeraçÆo na Fahri
caªo de Papel e Celulose rPalreJSªrl Pertrlrr Ianeira Jc 1491
5NGLrEIRA L A H SILVEIRAL Study rfFnergy Cosas an
Avaílabilities inCrgerteratiart SystemsAssociated to Prelp Piants 6th
Eurnllean Cotafcretzce rrrT BiorrTass Liar
ErretgyIrrdustrY arTd Envïrotrrent
Aihens 1991
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H Thermoecortomic Functiorral
Analysis Aplied ira CngerteratinSystems Assorriated to Cellttlose
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C7I7tirrTïatírrn ernd Simulatïrrn rrfErrergyStis7errrsASVT1 Arrrerican Sccietot
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PrwerPlarrts Brown Boaerï CornpitnyZtrrich 19f3Fr
4 KEIILHFEItfl A CnmpariranofPawer Planas for CógeneratÆon ofHeatand Electricity Brrrwn Brrverï
Corrrlrany 1911 7
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Termoelectricas Mir tblrscrrtr 1974
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Dsenrr de Plantas7ermrtelectricasLimrrsa aVixicnl9til
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Indœstria dePapel e Celulrrse I
SïrnpÆ4ïrr Brrtilcirrr sobraCgeraç ª dc
Ltarrirna IrrdüstriaCafrrlriraas 19tt9
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balhas de ïnteresse para fl setflr
celulósica rapeleiri que juntrmentecom outras inforanaçiTisveiculadas oferecem ao leitor
umer visªo girbal da ÆTea
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pelaCanselho Editorial C7s au
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taraispara futureis puhlicaçïïesna errtanasi revlsaØ pcnTTìtideta rcprtduçato drs seus artlgas
EspecïtïcaçïianviL lres cGpias drl trabalha
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lagraladas ern espaço dtapla em
telha tatTTarTho AA aso isto
oconasucerinTOS ao aulor dï
vïdïloenTduas partesPrïnTleira pÆgïna deve trazer
il noTnc do trabalha osY dasautores coro breve refernciet
à fflrmaçªa acadtntica o nome
da tirTTTa ou entidade à qual flsl
autores pertencem resu
ma do trabalharm1rrtuguºs e
ern InglŒs eas palavraschavesUnidade e dimensıes devem
sea cxprcssas de acardfl carta fl
Sistema nternacianal
Figuras devetn ser lianïtadas
aa mínïma passível As suas
legendas devera ser concisas
autoexplicativas c can Portu
goŒs Suas numeraçnes devettT
ser erTT algarisrrarls arÆhicfls
Desenhos e fotos devem ser
sutïeienternente claras e preferencialnTente eaTT pretfl e hran
caperra pertTTitir sua reproduçÆaIhelas devenT sea sempre que
pflssïvel cone iras e corri cateça
ihaautoexplicativa ceei Parttr
gues Suas nurneraçiïes devem
ser eanalgarisrnas arÆbicos
ReferŒncias hihíarªficasdevem ser cïtadas no tina do
sexto seguindo as regras dta
das pila narrTta NF312 CiU23 quØsªo resunlidarnenre
Livro
5rrbrenirtne nrmedo arttor Tí
tuia da obra Edïçªa Laca de
publicaçªa editflra ano n de
prgVr71nrTTe
Capitulas de livro
Sohrenirme nome da auurr drl
capítulo 1ítula da capitula hT
sabrcnante nrme da Lutar da
agra
Tíluln da atra Jdìçªa Local
ele publicaçªo edïtara ano rT
de pâglvaiume val pÆgArtigos de revista
5abrenflnre marte dix autirr Tí
tulo da artigfl Título da rivis
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